Systems — TestCMA

Автоматические системы диагностики доменной печи

Диагностика эрозии футеровки горна и лещади доменной печи

Система позволяет контролировать тепловое и физическое состояние футеровки горна и лещади доменной печи, что в свою очередь обеспечивает безопасность ее эксплуатации и увеличивает срок службы.

Стабильная и безопасная работа доменных печей, а также продление кампании в значительной степени связаны с обеспечением надежной автоматической системой диагностики состояния футеровки горна и лещади. Прорывы чугуном футеровки являются одной из самых тяжелых аварий на доменной печи.

Применяемые современные технические средства и специальное программное обеспечение позволяют оснастить доменную печь вновь сооружаемую, либо в период капитальных ремонтов, надежной автоматической системой диагностики состояния футеровки, разработанной нашей организацией.

Система включает в себя комплекс газонепроницаемых узлов со специальными термопреобразователями, установленными в футеровку горна и лещади внутри доменной печи. Специальное программное обеспечение учитывает теплофизические свойства материалов футеровки и выполняет решение трехмерной обратной задачи теплопроводности, что позволяет наиболее достоверно отражать состояние футеровки горна и лещади доменной печи. Функциональные возможности системы позволяют:

отображать и регистрировать значения температуры и ее трендов в местах установки термопреобразователей;
определять остаточную длину и толщину футеровки горна и лещади;
сигнализировать об опасном износе футеровки;
определять наличие и движение горновых газов в пустотах у холодильников горна и лещади;
отображать тепловые нагрузки на развертке горновых и лещадных холодильников доменной печи;
контролировать температурные поля вокруг чугунных леток;

Номинальное количество термопреобразователей определяют для каждой доменной печи индивидуально, учитывая геометрические размеры и её конструктивные особенности.

Диагностика эрозии и образования гарнисажа футеровки шахты доменной печи

Данная система позволяет осуществлять автоматический контроль за температурным состоянием футеровки шахты и ее толщиной для предотвращения чрезмерного износа футеровки и тепловых потерь. Функциональные возможности системы позволяют:

осуществлять диагностику состояния футеровки шахты доменной печи, с помощью разработанных специальных термоблоков, установленных по окружности шахты, на разных поясах;
контролировать температуру в местах установки термоблоков и температурные поля по развертке шахты как внутри так и снаружи;
производить диагностику состояния футеровки шахты, рассчитывая по специальным индивидуальным для каждой доменной печи математическим моделям остаточную длину футеровки в случае износа или образования гарнисажа и настылей;
рационально использовать полезный объем доменной печи за счет исключения образования настылей, а управление гарнисажем позволяет защитить огнеупорную футеровку от интенсивного износа и уменьшить тепловые потери с охлаждающей водой.

Систему устанавливают на доменных печах с любым видом футеровки шахты, произведенной:

- торкретированием,
- шоткретировнием,
- огнеупорным кирпичом,
- бетонированием.

Для автоматической системы поставляются автономные термоблоки типа EDZ. Комплекс термоблоков объединяется в беспроводную информационную сеть.

Видеонаблюдение уровня засыпи на колошнике, диагностика исправности и работоспособности засыпного устройства

Система позволяет визуально контролировать пространство между загрузочным устройством и поверхность засыпи. Для эффективного управления процессом доменной плавки, включая систему загрузки, необходимо иметь информацию о профиле поверхности засыпи шихтовых материалов на колошнике, распределении материалов и газового потока, диагностику температурных полей в реальном времени. Визуальная информация о ссыпании материалов и его распределении на поверхности засыпи, состояние газовых потоков — все это добавляет информативности мастеру доменной печи и позволяет более эффективно вести плавку.

Предлагаемая система инфракрасного видео (СИВ) позволяет решать следующие функциональные задачи:

контроль распределения материалов, газового потока и температурных полей на поверхности засыпи, уровня и профиля шихты, скорости схода шихты;
визуальный контроль работы загрузочных устройств любого типа: лоток, конусная система загрузки, их целостность, ссыпание материалов;

Функционально система состоит из специальной видеокамеры (W092-YFT\CMA, C342-EQ), которая выполняет съемку непосредственно внутри колошникового пространства доменной печи, устройств обвязки для видеокамеры и рабочей станции (ПК) с программным обеспечением. Для поддержания работоспособности камеры используется специальная система охлаждения с газовыми камерами и соплом Лаваля, позволяющих эффективно защищать устройство от пыли, температурных условий и других мешающих факторов.

Угол обзора камеры ~100°. Этого достаточно, чтобы захватить в область визирования и контролировать всю поверхность засыпи на колошнике.

Видеосигнал, полученный от камеры наблюдения, обрабатывается специальным программным обеспечением. Используя адаптивные алгоритмы фильтрации цифровых сигналов, а также технологии распознавания образов на основе нейронных сетей, программное обеспечение выполняет очистку кадра изображения от пыли и помех, выделяет интересуемые участки на нем и производит оценку температур. Такой анализ видеоинформации позволяет:

выделять на изображении разогретые зоны на поверхности шихтовых материалов, что дает указание технологу изменить рудную нагрузку в выделенной зоне для создания равномерного схода шихты;
параметрически диагностировать и определять выраженный канальный ход доменный печи, что дает подсказку технологу изменить параметры хода доменной печи для ухода от этого режима, так как он не является оптимальным;
при определенных условиях (низкой запыленности) определять скорость схода шихтовых материалов;
выполнять отслеживание работы конусного или лоткового загрузочного устройства;

Для более эффективного анализа хода доменного процесса разработана система машинного зрения, состоящая из двух камер. Продуманная расстановка камер позволяет не только увеличить информативность, но и уйти от некоторых проблем, связанных с высокой запыленностью, когда дальние зоны поверхности не видны из-за пыли. То же самое можно сказать и для случаев, когда вертикальный столб горячего газа, поднимающийся при развитом канальном ходе доменной печи, частично закрывает интересуемые части поверхности засыпи доменной печи и не позволяет производить ее температурную оценку.

Оперативная информация о ходе процесса загрузки, а также распределения шихтовых материалов дает возможность технологу на доменной печи своевременно реагировать на возникающие расстройства хода, что позволяет увеличить стабильность работы доменной печи и увеличить ее производительность.

Специальное программное обеспечение, помимо функций захвата и анализа видео, выполняет также автоматическую диагностику оборудования с сигнализацией, архивацию видео с возможностью просмотра архивных данных. Для повышения гибкости использования предлагаемой системы программное обеспечение может быть интегрировано в существующую АСУ доменного цеха.

Автоматическая система диагностики фурменных зон при использовании пылеугольного топлива (ПУТ) для доменных печей

Система видеонаблюдения устанавливается на воздушные фурму доменной печи. Сигналы от камер передаются в ЦПУ и отображаются с использованием технологии мультиплексирования, в маленьком виде на экране монитора. Технолог может следить за интенсивностью свечения, оценивать количество и поток вдуваемого пылеугольного топлива (ПУТ), а также отслеживать ситуации неправильного вдувания или отсутствия вдувания ПУТ в определенной фурме. Эта информация может применяться как важный параметр при ведении доменной печи.

Система диагностики хода доменной плавки с видеоконтролем фурменных зон

Предлагаемая автоматическая система диагностики предназначена для визуального контроля работы фурменных зон через смотровое отверстие — «гляделку» воздушной фурмы доменной печи.

Несмотря на то, что современные доменные печи оборудованы большим количеством совершенных контрольно-измерительных приборов и систем, до настоящего времени не потеряло значения для мастера наблюдение за ходом доменной плавки по внешним признакам. Для суждения о ходе доменной печи обслуживающий персонал наблюдает за воздушными фурмами и за внешним видом чугуна и шлака.

Диагностика работы фурменной зоны дает возможность судить о нагреве печи, о равномерности работы печи по окружности. При хорошем нагреве печи и ровном ходе все фурмы светятся ярко, а проходящие перед ними куски кокса мелькают быстро. Чем выше нагрев печи, тем ярче светятся фурмы. Снижение нагрева приводит к потускнению фурм. Перед фурмами начинают проходить большие куски невосстановившихся материалов.

При канальном ходе газов воздушные фурмы по окружности печи работают неравномерно. Как правило, появляются темные куски в районе развития канала.

Состояние кусков кокса перед воздушными фурмами говорит о количестве дутья, поступающего в доменную печь. Быстрое мелькание кусков кокса перед фурмами означает, что печь нормально принимает дутье; при тугом ходе печи куски кокса двигаются медленно. При сильных подвисаниях кокс лежит перед фурмами неподвижно.

При визуальном диагностировании фурменной зоны технологу необходимо оперативно подходить к гляделке каждой фурмы, что иногда бывает невозможно. Такая операция сопряжена с определенными сложностями и риском, связанными с тем, что во-первых, на площадке около фурм может быть повышенное содержание СО, пыли и других вредных для здоровья факторов. Во-вторых, на доменных печах не редки случаи спонтанных прогаров воздушных фурм. При этом происходит неуправляемое попадание воды в очаг горения с температурой более 2000°C и, как следствие, происходит «вынос» воздушной фурмы. На площадку фурменной зоны могут попасть жидкие продукты плавки, горящий кокс и т.д.

Современные средства регистрации видео позволяют контролировать все очаги воздушных фурм одновременно, на экране монитора. Применение специальных аппаратно-программных средств позволяет расширить функциональность диагностики фурменной зоны и наблюдать: наличие шлака на фурмах, возникновение признаков прогара фурм, загромождение горна доменной печи, ухудшение дренажа коксовой насадки.

Автоматическая система диагностики, предлагаемая ООО «Черметавтоматика Мариуполь», позволяет выполнять видеосъемку, отображение, сохранение и воспроизведение архивной видеоинформации работы фурменных зон. Позволяет одновременно наблюдать очаги горения всех фурм и анализировать их состояние. Программное обеспечение предоставляет возможность в автоматическом режиме анализировать работу воздушных фурм и отображать характер происходящих процессов на экране монитора.

Своевременная диагностика очагов горения фурменных зон (замедление циркуляции кокса, похолодание фурменного очага, наличие шлака или воды), косвенное определение количества поступающей воды в доменную печь и своевременное распознание и реакция технологов на аномальный процесс доменной плавки позволяет в кратчайшие сроки корректировать ход доменной печи.

Комплекс газонепроницаемых узлов с термопреобразователями различной длины

Термоблоки для системы диагностики состояния футеровки шахты

Датчик теплового потока и измерения термохимического ЭДС

Беспроводные технологии сбора и передачи данных прочно вошли автоматизации промышленности. С каждым годом все больше разработчиков используют специальные системы на базе беспроводных сетей GSM, WiFi и других интерфейсов обмена данными. В последнее время стоимость предлагаемых на рынке устройств упала до приемлемого уровня, поэтому, средства контроля с беспроводным интерфейсом передачи данных уже могут конкурировать с традиционными проводными системами, причем, как в надежности, так и в стоимости внедрения. Для беспроводных систем не требуется монтаж линий связи, а иногда и питания.
Компанией ООО Черметавтоматика Мариуполь предлагается ряд модулей для сбора данных и управления систем на базе беспроводных технологий.

Построение систем

Структура предлагаемых систем представляет собой сеть топологии «Mesh». Это значит, что радиомодули, находящиеся в зоне радиосвязи, имеют возможность передавать свои данные адресату не только через заведомо настроенные маршруты следования данных, но и создавать новые. Образуемая модулями сеть становится высоконадежной, так как каждый работающий радиомодуль не подчинен какому-либо конкретному устройству, а может использовать все доступные в зоне радиосвязи для передачи данных. Создание сети производится в автоматическом режиме. При потере цепочки связи модули сети автоматически производят поиск нового пути для данных, что сводит потери к минимуму. Координатор и роутеры беспроводной сети должны быть включены постоянно, когда как конечные устройства могут использовать режим «сна». В таком режиме устройство практически не потребляет энергии, что позволяет экономить емкость источника питания. При этом, устройство отключено от сети и не может принимать или передавать данные. Для такого режима использования конечные устройства снабжены автономными источниками питания, что позволяет полностью отказаться от линий связи и питания. Емкости элементов питания может хватить от 1 до 10 лет, в зависимости от интенсивности опроса данных, условий эксплуатации и емкости используемых батарей питания.

Особенностью предлагаемых радиомодулей является возможность изменения режимов работы модулей, когда беспроводный измерительный модуль БИМ может становиться роутером беспроводной сети, и наоборот. При этом сеть получает дополнительную точку для ретрансляции данных, что позволяет восстановить связь в труднодоступных местах, если один или несколько беспроводных роутеров были отключены, и была потеряна связь с измерительным модулем.

Другой особенностью радиомодулей является уникальная используемая топология построения сети, которая позволяет работать сразу с несколькими источниками и приемниками данных, без централизованного управления.

Еще одной особенностью является возможность радиомодулей выполнять самодиагностику, например, контролировать заряд батареи питания, измерять уровень сигнала связи.

Другими отличительными свойствами являются:

Быстрое подключение измерительных модулей к сети. Впервые включенный измерительный модуль настраивает связь с сетью за менее, чем 30 секунд и запоминает свои данные. Повторное подключение к сети (например, после режима сна) выполняется менее, чем за 2 секунды.
Радиомодули могут иметь один или несколько доступных радиоканалов для создания сети. Каждая создаваемая сеть имеет свой индивидуальный идентификатор, что позволяет разделять друг с другом множество сетей, находящихся территориально в одном и том же месте.
Сеть может иметь возможность кодирования данных, что позволяет защитить модули от несанкционированного доступа к данным и управления.

Программное обеспечение

Программное обеспечение автоматической системы беспроводного контроля и управления включает в себя сервер управления и настроечные средства для конфигурирования модулей связи. Программное обеспечение позволяет легко настраивать работающие модули и подключать новые модули к сети. Конфигурирование и диагностика могут выполняться как в ручном, так и в автоматическом режимах. Сервер управления имеет все современные средства связи со SCADA-системами, такие как OPC, DDE. Имеются также интерфейсы для хранения данных в таблицах СУБД MySQL, Interbase/Firebird и в формате DBase. Практическое применение В 2011 году была установлена экспериментальная система контроля температуры кожуха прямого участка воздухопровода ГД в условиях рабочей доменной печи, на ПАО «МК «Азовсталь». Подробнее см. новость.

О нас

ТОВ «Черметавтоматика Мариуполь» — ведущее предприятие по диагностике тепловой работы доменных печей в Украине

ЧЕРМЕТАВТОМАТИКА МАРИУПОЛЬ